(57)【要約】【課題】  マスク寸法精度を向上させる。【解決手段】  本発明に係るマスク製造方法によれば、ダミーパターン２とデバイスパターン１とを一回目のフォトリソグラフィ及びエッチングでクロム遮光膜１０２に形成し、この遮光膜１０２に形成されたダミーパターン２を二回目のフォトリソグラフィ及びエッチングで補助パターン（図示せず）に加工することにより、ダミーパターン２を用いてパターンの面積密度が均一化されるので、デバイスパターン１と補助パターンとを同時に一回のフォトリソグラフィ及びエッチングで形成する従来技術に比べて、エッチングレートによる寸法ばらつきを抑えることができる。したがって、マスク寸法精度を向上できる。【選択図】  図１
2005157022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスを形成するためのデバイスパターンと、焦点深度幅を拡大させるための補助パターンと、を有する補助パターン付きマスクの製造方法において、
基板上に成膜された遮光膜に対して、パターンの面積密度が均一化するように設計されたダミーパターンを前記デバイスパターンとともに、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成する第一工程と、
この第一工程によって前記遮光膜に形成されたダミーパターンを、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて前記補助パターンに加工する第二工程と、
を備えたことを特徴とする補助パターン付きマスクの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程は、
前記遮光膜上に第一のフォトレジスト膜を塗布する工程と、
この第一のフォトレジスト膜に前記デバイスパターン及び前記ダミーパターンを露光する工程と、
露光後の前記第一のフォトレジスト膜を現像する工程と、
現像後の前記第一のフォトレジスト膜をマスクとして前記遮光膜をエッチングして前記遮光膜からなるデバイスパターン及びダミーパターンを形成する工程と、
残った前記第一のフォトレジスト膜を除去する工程とを備え、
前記第二工程は、
前記遮光膜からなるデバイスパターン上及びダミーパターン上を含む前記基板上に第二のフォトレジスト膜を塗布する工程と、
前記遮光膜からなるダミーパターンを前記遮光膜からなる補助パターンに加工するための加工パターンを、前記第二のフォトレジスト膜に露光する工程と、
露光後の前記第二のフォトレジスト膜を現像する工程と、
現像後の前記第二のフォトレジスト膜をマスクとして前記遮光膜からなるダミーパターンをエッチングして前記遮光膜からなる補助パターンを形成する工程と、
残った前記第二のフォトレジスト膜を除去する工程とを備えた、
請求項１記載の補助パターン付きマスクの製造方法。
【請求項３】
前記遮光膜からなるダミーパターンを前記遮光膜からなる補助パターンに加工するための加工パターンを、前記第二のフォトレジスト膜に露光する工程において、
前記遮光膜からなるダミーパターンのエッジ部と前記加工パターンのエッジ部とを交差させる、
請求項２記載の補助パターン付きマスクの製造方法。
【請求項４】
前記加工パターンは、前記遮光膜にライン状に形成されたダミーパターンをドット状に複数に分割する形状である、
請求項３記載の補助パターン付きマスクの製造方法。
【請求項５】
前記基板上の位置をパラメータとするパターン寸法の位置依存性、及び前記補助パターンの寸法をパラメータとする前記デバイスパターンの寸法の補助パターン寸法依存性を予め測定しておき、
これらの位置依存性及び補助パターン寸法依存性に基づき、前記デバイスパターンの寸法の位置依存性を打ち消すように前記基板上の位置に応じて前記補助パターンの寸法を変えて設計する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の補助パターン付きマスクの製造方法。
【請求項６】
前記フォトリソグラフィにおける露光に電子線描画を用いる、
請求項１乃至５のいずれかに記載の補助パターン付きマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造などの微細加工技術の分野で使用される、補助パターン付きマスクの製造方法（以下、「マスク製造方法」と略称する。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、密集パターン（例えばＬ／Ｓパターン：ラインとスペースの一定ピッチの繰り返しパターン）では、十分な焦点深度を得るために、斜入射照明法が用いられている。これにより、ＤＲＡＭのゲート、配線パターン等の周期性のあるパターンでは、露光波長の１／２程度の微細な寸法でも安定して形成できるようになっている。
【０００３】
斜入射照明法とは、マスク照明光のうち垂直入射成分をカットして、マスクを斜め入射で照明する方法である。通常の結像状態は、マスクパターンからの０次回折光と±１次回折光の三光束を投影レンズで集めている（三光束干渉の結像）。これに対して、斜入射照明では±１次回折光の一方を捨てて（投影レンズに入らずカットされ）、０次光と±１次回折光の片方との二光束で像を形成する（二光束干渉の結像）。三光束干渉と二光束干渉との結像状態をベストフォーカスで比較すると、±１次回折光の一方を捨てている分、二光束干渉の方がコントラストは低下する。しかし、結像面（半導体基板）上での入射角度を考えると、二光束干渉の結像は三光束干渉の１／２になっている。そのため、焦点がずれた時の像のぼけ方は小さくなり、広い焦点範囲でレジストパターンの形成に十分な光強度分布を得ることができる。
【０００４】
また、ハーフトーン位相シフトマスクを用いると、更に焦点深度（レジストパターンが得られる焦点範囲）を拡大できることが知られている。ハーフトーン位相シフトマスクとは、遮光領域であるマスク上パターンを半透明領域で形成し２〜２０％程度の光を漏らし、かつその漏れた光と周辺の透明領域の光との位相を１８０度反転させた位相シフトマスクである。回折光の生じるＬ／Ｓパターンであれば、ハーフトーンマスクを用い、かつ斜入射照明を用いると、０次回折光と＋１次（又は−１次）回折光とのバランスが改善されてコントラストが向上する。
【０００５】
しかし、これらの手法（変形照明法）は、回折光の生じない孤立パターンに対しては、効果が少なく、焦点深度があまり拡大しない。孤立パターンの焦点深度を拡大するには、低ＮＡ化や小σ化（照明光学系の低ＮＡ化：マスクを垂直成分に近い光のみで照明すること）の方が効果は高い。そして、ハーフトーン位相シフトマスクを用いる場合にも、小σ照明の方が焦点深度は向上する。これら孤立パターンの焦点深度を拡大する条件は、いずれも密集パターンの解像度を下げる結果となってしまう。そのため、密集した微細パターンと孤立したパターンとの露光特性を両立させることが、困難となっていた。
【０００６】
そこで、補助パターンと呼ばれるそれ自体は解像しない微細パターンを用いる手法が、密集パターンと孤立パターンとの焦点深度を両立させるため検討されてきた。補助パターンに関しては、例えば特許文献１に示されている。この特許文献１では、図１３に示すような、線幅がデバイスパターン１の１／２以下の細いライン状の補助パターン５又は解像限界以下のドット状の補助パターン３’を配置する手法が示されている。ここでは、ウエハ上に転写されるデバイスパターンの近傍に配置され、それ自体は転写されない微細パターンを「補助パターン」と呼ぶことにする。補助パターンを配置したマスクを変形照明条件下で用いることにより、元々は孤立であったデバイスパターンの結像状態が二光束干渉の状態に近づくので、焦点深度幅を拡大することができる。
【０００７】
補助パターンの配置においては、その位置及び寸法がデバイスパターンの焦点深度に影響する。補助パターンとメインパターンとの間隔の最適値は、それらの寸法及び用いられる光学条件により異なるが、その光学条件の限界解像度等以上からその１．５倍程度に最適値がある。また、補助パターン寸法は、より大きいほどメインパターンの焦点深度の拡大効果は高まるが、大きすぎると補助パターン自体が半導体基板上に転写されてしまう。補助パターンの大きさは、ウエハ上に転写されない限界の大きさよりもマージンを持たせて若干小さめに設定されている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許５８２１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、補助パターンを配置することでの欠点も指摘されている。補助パターンを配置したデバイスパターンのウエハ上での転写寸法には、補助パターンの寸法や位置が強く影響してしまう。孤立のデバイスパターンは、本来自分自身のマスク寸法誤差の影響しか受けないが、補助パターンを配置するとその補助パターンの寸法誤差にも影響される。つまり、補助パターンが太ければデバイスパターンも転写寸法は太くなるし、逆に補助パターンが細ければデバイスパターンの転写寸法も細くなるというように、補助パターンを配置することが新たな寸法誤差の要因となっていた。
【００１０】
ウエハ上での転写寸法誤差に対するマスク寸法誤差の影響は、ＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor）と呼ばれる値で評価され、これは以下のように定義されている。
【００１１】
ＭＥＥＦ＝Ｍ×（∂ＣＤwafer／∂ＣＤmask）
ここで、Ｍは露光装置の縮小率、ＣＤwaferはウエハ上での転写寸法、ＣＤmaskはマスク寸法である。
【００１２】
一般に、孤立ラインのＭＥＥＦは１〜１．２程度と小さく、すなわち、マスク寸法の変動がほぼ縮小率分だけウエハ上に影響している。しかし、パターンが密集していくと、自分自身の寸法変化に加え、隣のパターンの寸法変化に影響されるため、あるピッチ以下ではＭＥＥＦの値は急上昇する。そして、解像限界に近いＬ／Ｓパターンでは、ＭＥＥＦは３程度まで大きくなる。このように、補助パターンを配置することは、露光特性を孤立ラインから密集ラインに近づけることになるので、ＭＥＥＦも同様に大きくしてしまうため、マスク寸法精度を向上させることが必要になってきている。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、マスク寸法精度を向上させた補助パターン付きマスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、デバイスを形成するためのデバイスパターンと、焦点深度幅を拡大させるための補助パターンとを有するマスクの製造方法であり、第一工程と第二工程を備えている。第一工程では、基板上に成膜された遮光膜に対して、パターンの面積密度が均一化するように設計されたダミーパターンをデバイスパターンとともに、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成する。第二工程では、第一工程によって遮光膜に形成されたダミーパターンを、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて補助パターンに加工する。基板は、透過型マスク用の透明基板でも、反射型マスク用の反射基板でも、どちらでもよい。
【００１５】
従来技術では、基板上に成膜された遮光膜に対して、デバイスパターンと補助パターンとを同時に、一回のフォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成していた。そのため、基板上のある部分ではパターンが密（エッチング面積小）になり、他の部分ではパターンが疎（エッチング面積大）になっていた。一方、エッチングの面積が変化すると、基板上の遮光膜のエッチングレートが変化するため、エッチング面積の異なる領域が混在すると寸法がばらつくという現象がある。そこで、本発明では、まずダミーパターンを用いて、パターンの面積密度を均一にすることにより、マスク寸法精度を向上させている。そして、ダミーパターンを有するマスクを製造した後、再度のフォトリソグラフィ及びエッチングを用いてダミーパターンを加工して補助パターンを得ている。
【００１６】
例えば、第一工程は、遮光膜上に第一のフォトレジスト膜を塗布する工程と、この第一のフォトレジスト膜にデバイスパターン及びダミーパターンを露光する工程と、露光後の第一のフォトレジスト膜を現像する工程と、現像後の第一のフォトレジスト膜をマスクとして遮光膜をエッチングして遮光膜からなるデバイスパターン及びダミーパターンを形成する工程と、残った第一のフォトレジスト膜を除去する工程と、を備えている。第二工程は、遮光膜からなるデバイスパターン上及びダミーパターン上を含む基板上に第二のフォトレジスト膜を塗布する工程と、遮光膜からなるダミーパターンを遮光膜からなる補助パターンに加工するための加工パターンを、第二のフォトレジスト膜に露光する工程と、露光後の第二のフォトレジスト膜を現像する工程と、現像後の第二のフォトレジスト膜をマスクとして遮光膜からなるダミーパターンをエッチングして遮光膜からなる補助パターンを形成する工程と、残った第二のフォトレジスト膜を除去する工程とを備えている。
【００１７】
また、遮光膜からなるダミーパターンを遮光膜からなる補助パターンに加工するための加工パターンを、第二のフォトレジスト膜に露光する工程において、遮光膜からなるダミーパターンのエッジ部と加工パターンのエッジ部とを交差させる、としてもよい。例えば、加工パターンは、遮光膜にライン状に形成されたダミーパターンを、ドット状に複数に分割する形状とする。
【００１８】
パターンのコーナー部を一回のフォトリソグラフィ及びエッチングを用いて遮光膜に形成すると、コーナー部の先端が丸くなってしまう。そこで、本発明では、二回のフォトリソグラフィ及びエッチングを用いることから、一回目のパターンのエッジ部と二回目のパターンのエッジ部とを交差させることにより、先端の丸みの無い正確なコーナー部を有する補助パターンが得られる。
【００１９】
また、基板上の位置をパラメータとするパターン寸法の位置依存性、及び補助パターンの寸法をパラメータとするデバイスパターンの寸法の補助パターン寸法依存性を予め測定しておき、これらの位置依存性及び補助パターン寸法依存性に基づき、デバイスパターンの寸法の位置依存性を打ち消すように基板上の位置に応じて補助パターンの寸法を変えて設計する、としてもよい。
【００２０】
基板上のある位置ではパターン寸法が設計値よりも細くなり、他の位置では太くなるとする、一方、デバイスパターンの寸法は、隣接する補助パターン寸法が例えば大きいほど太くなるとする。このとき、基板上においてパターン寸法が設計値よりも細くなる位置では補助パターン寸法を大きくし、逆に太くなる位置では補助パターン寸法を小さくする。これにより、パターン精度が更に向上する。
【００２１】
また、フォトリソグラフィにおける露光に電子線描画を用いる、としてもよい。
【００２２】
マスクパターンを電子線露光装置で描画する際に、隣のパターンの影響を受けることが知られている。本発明では、ダミーパターンを用いて、マスク面内のパターン面積を均一にすることにより、電子線描画における隣接パターンの影響も均一化されるので、マスク寸法精度が向上する。
【００２３】
更に、本発明は、次のように言い換えることができる。
【００２４】
１）メインパターンの近傍にダミーパターンを配置してマスクを作製する工程と、ウエハ上に転写しない大きさにダミーパターンを分割することにより補助パターンに変換する工程と、を有する補助パターンマスクの製造方法。
【００２５】
２）補助パターンの大きさを調整することにより、メインパターンのウエハ上への転写寸法を変化させた、ことを特徴とする補助パターンマスクの製造方法。
【００２６】
本発明の補助パターンを有するマスク製造方法においては、一回目のマスク描画及びエッチングの際には、補助パターンは一旦ダミーパターンとして形成する。このダミーパターンは、マスク製造時にパターン面積密度を面内で均一にし、マスク寸法の面内均一性を改善するようになっている。また、補助パターン（すなわちダミーパターン）自身の寸法精度も向上することになる。そして二回目の描画及びエッチングで、ウエハ上に解像しないピッチ及び大きさにダミーパターンを分割することによりダミーパターンを補助パターンに変換し、ウエハ転写時にはデバイスパターンの焦点深度を向上させるようにしている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るマスク製造方法によれば、ダミーパターンとデバイスパターンとを一回目のフォトリソグラフィ及びエッチングで遮光膜に形成し、この遮光膜に形成されたダミーパターンを二回目のフォトリソグラフィ及びエッチングで補助パターンに加工することにより、ダミーパターンによってパターンの面積密度が均一化されるので、デバイスパターンと補助パターンとを同時に一回のフォトリソグラフィ及びエッチングで形成する従来技術に比べて、エッチングレートによる寸法ばらつきを抑えることができる。したがって、マスク寸法精度を向上できる。
【００２８】
また、一回目のパターンのエッジ部と二回目のパターンのエッジ部とを交差させることにより、先端の丸みの無い正確なコーナー部を有する補助パターンが得られるので、よりマスク寸法精度を向上できる。
【００２９】
更に、基板上の位置をパラメータとするパターン寸法の位置依存性、及び補助パターンの寸法をパラメータとするデバイスパターンの寸法の補助パターン寸法依存性を予め測定しておき、デバイスパターンの寸法の位置依存性を打ち消すように基板上の位置に応じて補助パターンの寸法を変えて設計することにより、更にマスク寸法精度を向上できる。
【００３０】
特に、露光に電子線描画を用いる場合は、ダミーパターンによってマスク面内のパターン面積を均一化することにより、電子線描画における隣接パターンの影響も均一化されるので、マスク寸法精度を飛躍的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１及び図２は、本発明に係るマスク製造方法の第一実施形態を示す。以下、これらの図面に基づき説明する。図１及び図２において、左側は平面図、右側はその縦断面図であり、図１（ａ−１）〜図１（ｃ−１）、図２（ｄ−１）〜図２（ｆ−１）の順に工程が進行する。
【００３２】
本実施形態では、線幅０．１２μｍの異なるピッチのラインパターンを含むマスクを製造するとして説明する。そして、最も密集したパターンとしては０．１２μｍの１：１のＬ／Ｓパターン（ライン幅０．１２μｍかつピッチ０．２４μｍ）が存在し、他の領域はそれより疎なパターンが存在するとする。また、このマスクを使用する露光装置は、縮小率４倍、開口数（ＮＡ）＝０．８２、コヒーレントファクター（σ）＝０．７７の２／３輪帯照明、ＫｒＦ（波長λ＝２４８ｎｍ）ステップ・アンド・スキャン方式露光装置として説明する。また、特に断らない限り、寸法はウエハ上での値で示す（マスク上の値はその４倍になる）。
【００３３】
図１には、デバイスパターン１のライン幅が０．１２μｍで、その間のスペース幅が０．３６μｍのパターン部分を示す。まず、図１（ａ−１）に示すように、二本のデバイスパターンのデータ１１の間に一本のダミーパターンのデータ１２を配置した描画データを用いて、ダミーパターン２を有するマスクを作成する。ダミーパターン２は、面積密度が１：１のＬ／Ｓパターン部と同じになるように設計されているので、デバイスパターン１の寸法均一性を向上させている。他の図示しないマスク面内の領域にも、デバイスパターン１の間にはダミーパターン２が配置され、面積密度が均一になるようになっている。このようなマスクデータを用いて、図１（ａ−２）に示すように、透明基板１０１上にクロム遮光膜１０２が成膜されてなるマスク基板を用意し、このマスク基板にレジスト膜１０３を塗布し、電子線を用いて一回目のマスク描画を行う。
【００３４】
続いて、図１（ｂ−１，２）に示すように、現像後のレジスト膜１０３をマスクとしてエッチングを行い、クロム遮光膜１２を部分的に除去して、デバイスパターン１とダミーパターン２とを形成する。
【００３５】
続いて、レジスト膜１０３を除去することにより、図１（ｃ−１，２）に示すように、ダミーパターン２を含んだマスクを作製する。図１（ｃ−１，２）のマスクにおいては、デバイスパターン１のマスク面内の寸法均一性が向上するのみならず、その近傍に作成されるダミーパターン２の寸法精度も同様に向上する。
【００３６】
続いて、図２（ｄ−１，２）に示すように再度、レジスト膜１０３’を塗布し、ダミーパターン２を分割するためのスリットパターン１３を描画する。ダミーパターン２を分割するピッチは、そのマスクを使用する露光装置の解像力に依存している。ピッチが大きくなると、分割した補助パターン３の個々がウエハ上でも解像し始め、その隣のデバイスパターン１にうねりを生じさせるようになる。また、ピッチが小さくなりすぎると、スリットパターン１３の描画精度が低下してしまう。そのため、ピッチＰは露光装置の限界解像度＝１／２×λ／ＮＡ程度が適当となる。ここでは、ダミーパターン２はピッチＰ＝０．１６μｍ、長さＬ＝０．０８μｍに分割するように、スリットパターン１３の幅は０．２４μｍ、長さは０．０８μｍ、ピッチは０．１６μｍとした。
【００３７】
続いて、図２（ｅ−１，２）に示すように、現像後のレジスト膜１０３’をマスクとして再度エッチングを行い、ダミーパターン２の遮光膜１０２を部分的に除去する。
【００３８】
最後に、レジスト膜１０３’を除去することにより、図２（ｆ−１，２）に示すように、ダミーパターン２が分割されて補助パターン３に変換された、補助パターン付きマスクが得られる。
【００３９】
図３乃至図５は、本実施形態におけるダミーパターンの配置例を示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００４０】
図３［１］は、デバイスパターンが孤立している部分でのダミーパターンの配置を示している。孤立パターンのようにデバイスパターン１の周辺のスペースが広い場合には、０．１２μｍラインのデバイスパターン１の近傍かつ両側に、それぞれ同じく０．１２μｍラインのダミーパターン２を二本ずつ、０．２４μｍピッチで合計四本配置する。そして、更にダミーパターン２の外側には、それぞれ０．６μｍラインの一本のダミーパターン４を１．２μｍピッチで配置する。
【００４１】
そして、図２に示す方法と同様に、二回目のマスク描画とエッチングを行い、デバイスパターン１の両側のダミーパターン２を、０．１８μｍピッチかつ０．０８μｍスペースで分割してドット状の補助パターンに変換する。また、ダミーパターン４は、二回目の描画及びエッチングにより全て削除する。
【００４２】
孤立パターンのような周辺に余裕のある場合には、補助パターンを二本以上配置した方が補助パターン一本より焦点深度向上効果が高く得られる。その理由は、パターンの周期性が高くなることにより、より回折光が生じるので、二光束干渉の結像状態に近づくためである。しかし、補助パターンの本数を増やすことは、マスク描画データを増加させるので、マスク描画時間を長くすることになる。そこで、本実施形態では、ある程度疎なパターンには片側二本の補助パターンを配置することにした。そして、補助パターンに変換しないダミーパターンはなるべく大きくして数を減らすことで、マスク描画データの増加を抑えている。そして、この大きなダミーパターンは、補助パターンにとしては残さずに二回目のマスク描画及びエッチングで完全に除去している。
【００４３】
他のレイアウトも含めデバイスパターンの間隔ｓにより、以下のように０．１２μｍダミーパターン（ドット状に加工され補助パターンとなるダミーパターン）及び０．６μｍダミーパターン（完全に除去されるダミーパターン）を配置することができる。
【００４４】
すなわち、デバイスパターンの間隔をｓとすると、デバイスパターン間の補助パターンの本数及び配置は次のようになる。
【００４５】
図３［２］に示すように、ｓ＜０．３６μｍの場合は、補助パターンは配置しない。
【００４６】
図４［１］に示すように、０．３６μｍ≦ｓ＜０．６μｍの場合は、一本の０．１２μｍのダミーパターン２を、二本のデバイスパターン１の中間位置に配置する。
【００４７】
図４［２］に示すように、０．６μｍ≦ｓ＜０．８μｍの場合は、二本の０．１２μｍのダミーパターン２を、二本のデバイスパターン１の間に均等に配置する。このとき、デバイスパターン１と補助パターンとの間隔は０．１２μｍとする。
【００４８】
図５［１］に示すように、０．８μｍ≦ｓ＜１．０８μｍの場合は、三本の０．１２μｍのダミーパターン２を、二本のデバイスパターン１の間に均等に配置する。このとき、デバイスパターン１とその隣の補助パターンとの間隔は０．１２μｍとする。また、中央の補助パターンは、左右の補助パターンの中間位置に配置する。
【００４９】
図５［２］に示すように、１．０８μｍ≦ｓ＜１．９８μｍの場合は、二本のデバイスパターン１の内側のエッジからそれぞれ０．１２μｍのスペースで、０．１２μｍのダミーパターン２を二本ずつ合計四本配置する。
【００５０】
図３［１］に示すように、ｓ≧１．９８の場合は、一本のデバイスパターン１の外側のエッジからそれぞれ０．１２μｍのスペースで、０．１２μｍの補助パターンを二本ずつ合計四本配置する。補助パターン同士のスペースは０．３μｍとする。また、ダミーパターン２は、０．３μｍのスペースを開けて、一本又は複数本をピッチ１．２μｍで配置する。
【００５１】
なお、デバイスパターンから離れた大きなダミーパターンは、補助パターンに変換されるわけではないので、どのような形状でも面積密度が同じであれば、同じようにマスク寸法向上の効果が得られる。そのため、例えば正方形とすることもできる。また、ウエハ製造工程によっては、大きなダミーパターンは消去する必要はなくなる。例えば、素子分離（isolation or field）工程等ではＣＭＰのためのダミーが必要であるので、ＣＭＰ用のダミーと兼用させることも可能である。この場合、二回目のマスク描画・エッチングでは、デバイスパターン近傍の細いダミーパターンを分割し、その外周の大きなダミーパターンのうちＣＭＰ用ダミーとして使用されるものはそのまま残されることになる。
【００５２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５３】
本実施形態のマスク製造方法では、一回目のマスク描画及びエッチングの際には、補助パターン３は一旦ダミーパターン２として形成する。このダミーパターン２は、マスク製造時にパターン面積密度を面内で均一にし、マスク寸法の面内均一性を改善するようになっている。また、補助パターン３（すなわちダミーパターン２）自身の寸法精度も向上することになる。そして二回目の描画及びエッチングで、ウエハ上に解像しないピッチ及び大きさにダミーパターン２を分割することにより、ダミーパターン２を補助パターン３に変換し、ウエハ転写時にはデバイスパターン１の焦点深度を向上させるようにしている。
【００５４】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００５５】
一回目のマスク描画及びエッチングで作製されるダミーパターン２を有するマスクにおいては、ダミーパターン２をデバイスパターン１と同程度の寸法にしているので、ダミーパターン２の幅も精度良く作製できる。また、ダミーパターン２を分割するための二回目のマスク描画及びエッチングにおいては、パターン自体の寸法が小さいために寸法精度の点では若干の不利となるものの、互いに同じ寸法のスペースパターン１３のみであるので、十分な寸法精度を出すことができる。
【００５６】
すなわち、一回のマスク描画及びエッチングでデバイスパターン１とドット状の補助パターン３とを同時に形成する場合（従来技術）には、デバイスパターン１の寸法精度を得ることが何よりも優先されるので、それより寸法の小さい、ドット状の補助パターン３の寸法精度は低下してしまう。これに対し、本実施形態では、同じ寸法の微細スペースのみに、各回のマスク描画及びエッチング条件を最適化できるので、その寸法精度を向上させることができる。よって、二回のマスク描画及びエッチングで作製される本実施形態の補助パターン３を有するマスクにおいては、補助パターン３のドットパターンの幅及びその長さ（又は補助パターン３相互間のスペース）の寸法精度を向上させることが可能となっている。寸法精度が向上することにより、ウエハ上に転写する際に、補助パターン３の焦点深度向上効果が一定となるので、デバイスパターン１の寸法を安定させることができる。
【００５７】
次に、本実施形態の効果について更に具体的に説明する。
【００５８】
従来、補助パターン３を用いると、それを配置されたデバイスパターン１の焦点深度は向上する。しかしその反面、マスク上の補助パターン３の寸法がばらつくことにより、ウエハ上に転写されるデバイスパターン１の寸法まで変動することが欠点となっていた。本実施形態では、補助パターン３の寸法を安定させるために、二回の描画・エッチング工程を用いることにした。一回目の描画及びエッチングでは、補助パターン３の位置と幅を精度良く作成し、二回目でその長さを精度良く加工することにした。
【００５９】
また、幅Ｗと長さＬの寸法だけでなく、コーナー部の曲率が一定になることにより、補助パターン３の面積が安定する。これは図２に示すように、ライン状のダミーパターン２をスペースパターン１３で分割しているので、ドット状の補助パターン３のコーナー形状が直角になるためである。
【００６０】
図６乃至図９は、デバイスパターンのウエハ上における光強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００６１】
ここで用いた全てのデバイスパターンは、幅が０．１２μｍのラインパターンである。ラインの幅Ｗとスペースの幅Ｓとの比が１対１である場合、すなわちＷ：Ｓ＝１：１である場合、これはＬ／Ｓパターンと呼ばれる。
【００６２】
図６［１］は、Ｌ／Ｓパターンにおける光強度分布である。ピッチ０．２４μｍを一周期とする周期的な光強度分布となっている。図６［２］は、ピッチ０．４８μｍの繰り返しパターンにおける光強度分布である。Ｗ：Ｓ＝１：３であるので、それが反映された周期的な光強度分布となっている。図６［１］［２］は、いずれも補助パターン無しの場合である。一方、図７［１］は、図６［２］に示すピッチ０．４８μｍの二本のデバイスパターンの間毎に、０．０６μｍの微細ラインの補助パターンを配置した場合である。図７［２］は、図７［１］に示す微細ラインの補助パターンに代えて、ドット状の補助パターン（幅０．１２μｍ、長さ０．１μｍ、長さ方向のピッチ０．２μｍ）を配置した場合である。
【００６３】
図８［１］は、孤立パターンにおける光強度分布である。図８［２］は、図８［１］に示す孤立したデバイスパターンの両側に、０．０６μｍの微細ラインの補助パターンを複数列配置した場合である。デバイスパターンと補助パターンとのピッチ及び各補助パターン同士のピッチは、それぞれ０．２４μｍである。図９は、図８［２］に示す微細ラインの補助パターンに代えて、ドット状の補助パターン（幅０．１２μｍ、長さ０．０８μｍ、長さ方向のピッチ０．１６μｍ）を配置した場合である。
【００６４】
ここでは最も簡単なレジスト現像モデルを用い、光強度のある一定レベル以上の部分のレジスト膜が現像で完全に除去され、それ以下の部分がパターンとして残ると仮定する。図６［１］のＬ／Ｓパターンが１：１になる相対光強度は０．３０６である。図７［１］［２］の補助パターンの最低光強度は、それぞれ０．３８以上となっているので、レジスト膜が残る光強度のしきい値０．３０６よりも大きい。したがって、補助パターンの転写は生じないことが分かる。
【００６５】
また、図１０に、デフォーカスとライン寸法との関係を示す。この図は、フォーカスを振った光強度分布に基づき、しきい値０．３０６を用いてウエハ上の転写寸法を求めた結果である。この図から明らかなように、補助パターンとしての効果も、微細パターンとドット状パターンとはほぼ同等であり、補助パターンのない場合に比べデフォーカス時の寸法変化を小さく抑えることができている。
【００６６】
以上の実施形態では、デバイスパターンはすべて０．１２μｍラインパターンとして説明した。寸法の異なるパターンが混在する際には、隣のデバイスパターンとの間隔だけでなく、補助パターンを配置するデバイスパターン及び隣のパターンの寸法によっても補助パターンの寸法及び配置方法を決める必要がある。
【００６７】
一般的には、ある寸法以下のデバイスパターンに対して、同じ幅の補助パターンを同じ間隔で配置するという方法がある。例えば、一回目の描画では、０．３μｍ未満のデバイスパターンに対しては、全て０．１２μｍのダミーパターンを図３乃至図５及びその説明で述べたような方法で配置し、０．３μｍ以上のデバイスパターンに対しては、０．３μｍのダミーパターンを間隔０．３μｍすなわち０．６μｍピッチで配置する。そして、二回目の描画では、０．１２μｍのダミーパターンを補助パターンに変換し、０．３μｍのダミーパターンは削除する。
【００６８】
又は、デバイスパターンの幅に応じて、補助パターンの幅を変更しても良い。例えば、ある寸法以下のデバイスパターンには、デバイスパターンと同じ寸法の補助パターンを配置しても良い。このとき、デバイスパターンとダミーパターンとのピッチが斜入射照明の効果の得られるピッチ範囲であれば、同様に焦点進度は拡大する。斜入射照明は、＋／−１次回折光の一方を捨てて、実際上のウエハ上への光の入射角度を１／２にすることにより焦点深度を拡大している。そのため、限界解像度の２倍以上のある範囲のピッチでは、捨てていたはずの＋／−１次回折光が再び投影レンズを通過するようになる。その結果、投影レンズの瞳ぎりぎりを通過する光のために、ウエハ上への光の入射角度が大きくなることにより、焦点ずれによる像のぼけ方も大きくなるので、焦点深度は低下してしまう。このように、大きなデバイスパターンには補助パターンを配置する必要はなく、ここでは例えば、０．２μｍ以下のデバイスパターンには同じ寸法の補助パターンを配置し、それより大きい寸法のデバイスパターンには補助パターンを配置しないようにすることもできる。
【００６９】
なお、補助パターンの幅をデバイスパターンと同じにすると、幅が大きい補助パターン程、ウエハ上へ転写されやすくなる。そのため、ドット状の補助パターンのピッチは０．１６μｍと固定したまま、補助パターンの長さを小さくする。補助パターンの長さは、光強度を計算して、補助パターン部の光強度の最小値がデバイスパターンを形成するしきい値（ここでは０．３０６）以下にならないようにする。
【００７０】
次に、本発明に係るマスク製造方法の第二実施形態を示す。
【００７１】
本実施形態は、補助パターンの寸法を、均一にするのではなく、意図的に変化させて、デバイスパターンの寸法ばらつきを低減させる。マスク上のデバイスパターンの寸法ばらつきは、１）電子線の安定性等に伴う局所的な誤差、２）遮光膜のドライエッチング等に代表される面内傾向を持つ誤差、に分けられる。ここでは、２）面内傾向を持つ寸法ばらつきを補正するための、補助パターンマスクの製造方法について説明する。
【００７２】
なお、本実施形態でも第一実施形態と同じ露光装置を用いるものとする。そして、図１１［１］に示すように、デバイスパターン１は０．１２μｍの孤立ラインとし、その両側にドット状の補助パターン３をピッチ０．２４μｍで二列配置するものとする。そして、ドット状の補助パターン３は、幅Ｗがデバイスパターン１と同じく０．１２μｍ、長さＬが０．０８μｍ、ピッチＰが０．１６μｍ、と第一実施形態と同じとする。
【００７３】
図１１［２］に本実施形態のマスク製造方法のフローを示す。まず、第一実施形態と同様にダミーパターンを配置したマスクを作製する（工程ａ）。続いて、マスク面内での寸法分布を求める（工程ｂ）。例えば、Ｘ方向及びＹ方向ともに１１点ずつの計１２１点で、デバイスパターンの寸法を測定して寸法分布を求める。そして、デバイスパターンの寸法誤差を打ち消すような補助パターンの寸法を求める（工程ｃ）。ここでは、ライン状のダミーパターンをドット状の補助パターンに変換する際に、その長さを調整する。すなわち（工程ｂ）で求めた寸法分布に基づき、補助パターンの大きさに面内分布を持たせ、デバイスパターンの転写寸法が一定になるようにする。そして、その補正されたスペースパターンのデータを用いて、二回目のマスク描画を行い、エッチングしてダミーパターンをドット状の補助パターンに変換する（工程ｄ）。
【００７４】
図１２には、デバイスパターン及び補助パターンともに幅０．１２μｍで形成された場合に、補助パターンの長さＬを変化させたときのデバイスパターンの寸法変化（シミュレーション結果）を示す。補助パターンの長さＬを短くするとデバイスパターンの転写寸法は細り、長さＬを長くするとデバイスパターンの転写寸法は太る。例えば、デバイスパターン及びドット状の補助パターンの幅がマスク上２ｎｍ太いとすると、ウエハ上での転写寸法は１．９６μｍ太ってしまう（補助パターンの長さＬを０．０８μｍ固定とした場合、ＭＥＥＦ＝２．９２）。これを補うには、その隣の補助パターンの長さをマスク上で１７ｎｍ（ウエハ上では×１／４で４．２３ｎｍ）だけ短くすれば良いことが計算で求められる。
【００７５】
以上は、上記第一及び第二実施形態ではＫｒＦエシマレーザ露光（波長２４８ｎｍ）の透過型マスクについて説明したが、本発明の補助パターンはすべての露光光の波長やマスクタイプ（透過／反射）に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係るマスク製造方法の第一実施形態（その１）を示し、図１（ａ−１）は平面図、図１（ａ−２）は図１（ａ−１）におけるａ−ａ線縦断面図、図１（ｂ−１）は平面図、図１（ｂ−２）は図１（ｂ−１）におけるｂ−ｂ線縦断面図、図１（ｃ−１）は平面図、図１（ｃ−２）は図１（ｃ−１）におけるｃ−ｃ線縦断面図であり、図１（ａ−１）〜図１（ｃ−１）の順に工程が進行する。
【図２】本発明に係るマスク製造方法の一実施形態（その２）を示し、図２（ｄ−１）は平面図、図２（ｄ−２）は図２（ｄ−１）におけるｄ−ｄ線縦断面図、図２（ｅ−１）は平面図、図２（ｅ−２）は図２（ｅ−１）におけるｅ−ｅ線縦断面図、図２（ｆ−１）は平面図、図２（ｆ−２）は図２（ｆ−１）におけるｆ−ｆ線縦断面図であり、図２（ｄ−１）〜図２（ｆ−１）の順に工程が進行する。
【図３】第一実施形態におけるダミーパターンの配置例を示す平面図であり、図３［１］が第一例、図３［２］が第二例である。
【図４】第一実施形態におけるダミーパターンの配置例を示す平面図であり、図４［１］が第三例、図４［２］が第四例である。
【図５】第一実施形態におけるダミーパターンの配置例を示す平面図であり、図５［１］が第五例、図５［２］が第六例である。
【図６】第一実施形態におけるデバイスパターンのウエハ上での光強度分布を示すグラフであり、図６［１］は第一例であり、図６［２］は第二例である。
【図７】第一実施形態におけるデバイスパターンのウエハ上での光強度分布を示すグラフであり、図７［１］は第三例であり、図７［２］は第四例である。
【図８】第一実施形態におけるデバイスパターンのウエハ上での光強度分布を示すグラフであり、図８［１］は第五例であり、図８［２］は第六例である。
【図９】第一実施形態におけるデバイスパターンのウエハ上での光強度分布を示すグラフ（第七例）である。
【図１０】第一実施形態におけるデフォーカスとライン寸法との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るマスク製造方法の第二実施形態を示し、図１１［１］は補助パターンの配置例を示す平面図、図１１［２］は製造工程を示すフロー図である。
【図１２】第二実施形態における、ウエハ上での補助パターンの長さとデバイスパターンのウエハ上転写寸法との関係を示すグラフである。
【図１３】従来技術における補助パターンの配置例を示し、図１３［１］は第一例、図１３［２］は第二例である。
【符号の説明】
【００７７】
１  デバイスパターン
２  ダミーパターン
３  補助パターン
１０１  透明基板
１０２  クロム遮光膜
１０３，１０３’  レジスト膜
【図１】
2005157022.tif 000003
【図２】
2005157022.tif 000004
【図３】
2005157022.tif 000005
【図４】
2005157022.tif 000006
【図５】
2005157022.tif 000007
【図６】
2005157022.tif 000008
【図７】
2005157022.tif 000009
【図８】
2005157022.tif 000010
【図９】
2005157022.tif 000011
【図１０】
2005157022.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005157022.tif 000014
【図１３】
2005157022.tif 000015